题目内容

6．某实验小组想测量木板对木块的摩擦力所做的功，装置如图1所示，一木块放在粗糙的水平长木板上，左侧栓有一细线，跨过固定在木板边缘的滑轮与重物连接，木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，长木板固定在水平实验台上．实验时，木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，木块继续向左做匀减速运动，图2给出了重物落地后打点计时器打出的纸带，系列小黑点是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图2所示．打点计时器所用交流电频率为50Hz，不计纸带与木块间的作用力．

（1）可以判断纸带的B右（左或右）端与木块连接．
（2）根据纸带提供的数据计算打点计时器在打下A点和B点时木块的速度：vA=0.72m/s，vB=0.97m/s．（结果均保留两位有效数字）
（3）要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功WAB，还需要的实验器材是G、H，还应测量的物理量是B．（填入所选实验器材和物理量前的字母）
A．木板的长度l         B．木块的质量m1            C．木板的质量m2
D．重物质量m3          E．木块运动的时间t        F．AB段的距离lAB
G．天平                     H．刻度尺                       J．弹簧秤
（4）在AB段，木板对木块的摩擦力所做的功的关系式WAB=$\frac{1}{2}$m1vA2-$\frac{1}{2}$m1vB2．（用vA、vB和第（3）问中测得的物理量的字母表示）

分析 （1）重物落地后，木块由于惯性继续前进，做匀减速直线运动，相邻计数点间的距离逐渐减小；
（2）纸带上某点的瞬时速度等于该点前后相邻两个点间的平均速度；
（3）克服摩擦力做的功等于动能的减小量，故需要天平测量质量；
（4）由动能定理可以求出木板对木块的摩擦力所做的功．

解答 解：（1）重物落地后，木块由于惯性继续前进，做匀减速直线运动，相邻计数点间的距离逐渐减小，故纸带向右运动，故其右端连着小木块；
（2）计数点间的时间间隔t=0.02s×5=0.1s，
纸带上某点的瞬时速度等于该点前后相邻两个点间的平均速度，
打A点时的速度为：vA=$\frac{（6.84+7.48）×1{0}^{-2}m}{2×0.1}$=0.72 m/s，
打B点时的速度为：vB=$\frac{（9.41+10.06）×1{0}^{-2}m}{2×0.1}$=0.97 m/s．
（3）木块在运动过程中，克服摩擦力做的功等于木块动能的减小量，由动能定理得：木块克服摩擦力做的功为：Wf=$\frac{1}{2}$mv22-$\frac{1}{2}$mv12，
因此实验过程中还需要用天平测出木块的质量m1，用刻度尺测量长度，因此需要的实验器材是G、H，需要测量的量是B．
（3）在AB段对木块，由动能定理得：-WAB=$\frac{1}{2}$m1vB2-$\frac{1}{2}$m1vA2，
因此在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式有：WAB=$\frac{1}{2}$m1vA2-$\frac{1}{2}$m1vB2．
故答案为：（1）右；（2）0.72，0.97；（3）G、H，B；（4）$\frac{1}{2}$m1vA2-$\frac{1}{2}$m1vB2．

点评 本题关键要明确实验的原理和实验的具体操作步骤，然后结合匀变速直线运动的规律和动能定理进行分析判断．

练习册系列答案
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